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非晶合金粉末市场潜力巨大

更新时间:2023-06-01 点击次数: 376

本报记者 赵萍
“具有节能减排优势的非晶合金材料将朝着高端化方向不断发展。随着应用领域的逐步拓宽,非晶、纳米晶等新型合金材料的市场需求将不断增加。”
“非晶合金材料具有高饱和磁感、高磁导率、低矫顽力和较低的高频损耗等优点,还具有良好的硬度、耐磨性、温度及环境稳定性等,在实际应用中显示出体积小、效率高、节能等特点,市场潜力巨大。”
“国内非晶/纳米晶磁粉大部分依赖进口,日本、韩国的产品占据国内高端市场。”
…………
5月12日,在广东深圳召开的第三届非晶合金粉末应用与发展高峰论坛上,与会专家一致表达了对非晶合金材料市场潜力和发展前景的看好。中国电器工业协会非晶合金材料应用分会秘书长张华透露,保守估计,2023年非晶合金粉末需求量在6000吨左右,预计同比增长50%,甚至更多。
在此次论坛上,12位专家分享了非晶合金粉末制备技术最新研究进展,展望了非晶软磁合金粉末发展机遇等,为非晶合金产业发展出谋划策、共创未来。
非晶合金粉末制备技术日趋完善
此前,非晶形成能力有待提高一直是业内“痛点”,但在此次论坛上,多位专家分享了非晶合金粉末制备技术的最新研究进展,国内对非晶形成能力的控制水平正逐渐提高。
在气雾化制粉方面,中科院金属研究所研究员王建强做了分享。“国外非晶合金粉末做得好的关键是在雾化器设计方面有优势。”王建强指出,气雾化流场具有极高的速度梯度和温度梯度,难以观测和记录瞬态,具有复杂和不稳定性的特点,其演变行为与粉末特性难以关联,因此对气雾化的内部调控非常重要。随后,他在介绍3D打印高质量非晶合金粉末制备最新研究进展时表示,通过实验发现在6兆帕、7兆帕条件下能够形成完全非晶态,并分享了气液相对速度和粉体质量的关系。
在水雾化制粉方面,安徽大学教授(二级)刘先松介绍,该制备技术在二代水雾化的基础上以保护气体在粉体颗粒表面形成气膜,削弱了高压水流的分散能力,减慢冷却速度,提高了球形度。通过在粉体初步凝固后提高介质的冷却速度,提高了粉体颗粒的非晶形成能力,最终得到高球形度、大临界尺寸非晶合金粉末。他介绍,三代水雾化制备的Fe74Si11B11Cr2C2非晶球形粉具有更高的磁导率和更低的损耗,耐压特性得到明显提升。同时,采用该工艺生产的铁硅FeSi5.5,在有效磁导率增加的同时,直流叠加特性也得到了改善。
在水气组合雾化技术制粉方面,实现了核心雾化器系统自主设计和国产化制造。“随着市场对金属粉末性能要求的不断提高,雾化制粉技术也在持续改进。”安泰(霸州)特种粉业有限公司总经理助理孟令兵介绍,其公司研发的水气组合雾化技术兼具气雾化和水雾化制粉的优点,利用气体初始破碎金属液流,再通过高压水射流二次破碎金属液流,同时由于气体的存在,减慢了金属液滴的冷却速度,使之凝固时有更多的时间球化,可制备超细、低氧、近球形合金粉末。
此外,中国台湾新北市耀德技术咨询有限公司首席讲师邱耀弘在分享以MIM(金属注射成形)工艺制作一体式非晶电感的探索性研究时表示,粉末不是越圆越好,近球形最好。
非晶软磁合金粉末发展前景可期
磁性材料是信息存储、电能输运传递、电磁能与机械能转化的物质基础。在新一轮信息技术、航空航天、无人驾驶、新能源、智能制造、高端医疗和国防安全等领域有着广泛而重要的应用。而非晶合金材料在磁性方面的竞争优势广受业内关注。在此次论坛上,与会专家分析了其目前发展现状,并表达了对其发展的看好。
中科院院士、中科院物理研究所研究员、松山湖材料实验室主任汪卫华认为,非晶材料在信息时代可以发挥的作用取决于能否开发出好的非晶软磁材料。
在发展现状方面,汪卫华介绍了松山湖材料实验室研发的非晶-纳米晶双相复合结构(极细、规整的椭圆形纳米晶颗粒均匀分布在非晶基底上)。该材料具有优异的综合高频软磁性能,包括磁导率相对更高、损耗相对更低、剩余饱和磁感应强度相对更高等。四川大学博士生导师刘颖介绍了纳米晶钕铁硼永磁材料与器件、非晶纳米晶磁材制造用模具材料的最新研发进展等。深圳市麦捷微电子科技股份有限公司总监胡庚介绍了模压电感对磁粉的要求,并指出非晶合金粉末在制造模压电感方面存在需要改善之处。一是非晶及纳米晶粉易出现尖锐角及长尾状的“鲁珀特之泪”,易刺破漆包线绝缘层。二是非晶合金粉末绝缘的可靠性较差。三是非晶合金粉末在热力学上具有不稳定性。浙江省磁性材料应用技术制造业创新中心项目负责人池强分享了先进金属软磁材料功能材料开发及应用技术,并介绍了非晶软磁合金粉末相关标准研制的最新进展。
在未来发展方面,中科院院士、南京大学教授都有为认为,随着高频逆变技术的成熟,开关电源频率向大于20千赫兹方向发展,变压器尺寸变小,为非晶、纳米晶软磁材料开拓应用领域。值得注意的是,在此次研讨会上,都有为、胡庚都关注到了磁性高熵材料,北京科技大学教授张勇的学生温雨欣做了《高熵合金及其粉末应用进展》的主题报告。
此外,中国电器科学研究院股份有限公司副主任、教授级高级工程师王俊在介绍海上风电防腐涂层行业应用现状时指出,针对深远海环境应力,可探索非晶涂层新型热喷涂基础材料在风电领域的应用。
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第三届非晶合金粉末应用与发展高峰论坛举办——
2022年我国非晶合金粉末消耗量同比增长约25%
本报讯(记者赵萍)5月12日,第三届非晶合金粉末应用与发展高峰论坛在广东深圳举办。论坛介绍,2022年我国消耗非晶合金粉末约4000吨、同比增长约25%。
中科院院士、中科院物理研究所研究员、松山湖材料实验室主任汪卫华,中国电器工业协会非晶合金材料应用分会(简称中电协非晶分会)理事长王贵东为论坛致辞。中科院院士、南京大学教授都有为,汪卫华,中科院金属研究所研究员王建强,中电协非晶分会秘书长张华等12位专家围绕非晶合金粉末相关研究最新进展、下游应用情况、未来发展方向等内容做主题报告。张华和浙江省磁性材料应用技术制造业创新中心项目负责人池强分别主持上、下午论坛。
在致辞中,汪卫华表示,非晶合金发展到今天,正处于应用发展的机遇期。当前,电动汽车、光伏等行业获得快速发展,非晶软磁材料在其中发挥作用正当其时。“这需要一大批研究所科研人员和企业家等联手解决相关材料‘卡脖子’难题。”他同时指出。
王贵东也表示,当前产业转型步伐加快,对新材料、新技术、新产业需求前所未有,非晶合金材料发展面临难得机遇,非晶合金粉末更是前景可期。非晶合金粉末材料在软磁涂层、3D打印、催化剂等领域发挥的作用得到相关行业高度关注,目前已成为新能源汽车、储能电站、光伏发电、航空航天及石油化工等领域不可多得的新材料。“当然,非晶合金粉末产业的发展离不开企业科技创新和市场推广,也离不开上下游产业链携手协作与共同推进,更离不开科研单位的科技攻关。”他说道。
据悉,非晶合金粉末相关研讨会从2019年(首届)开始,目前已举办两届。此次论坛以“优势—融合—发展”为主题,旨在更好地推动我国非晶合金材料产业化高质量发展,把非晶合金粉末材料竞争优势转化成产业发展优势。论坛由中电协非晶分会、非晶中国大数据研究中心主办,中国物理学会非晶态物理专业委员会、松山湖材料实验室协办,江苏碧姆帝新材料科技有限公司承办,来自电力电子、风电新能源、储能、航空航天、石油化工、军工等领域的专家学者、企业代表等近150人参加。
《中国冶金报》(2023年05月17日 06版六版)


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